軟基中橋臺位移病害分析及處治方案

王立

摘 要 因設計不合理、施工的不規(guī)范，在軟基中的橋墩臺極易發(fā)生位移，對橋梁造成結構破壞。本文基于工程實例對軟基中某橋梁橋臺位移產(chǎn)生的病害進行分析研究，探討處治方案，結合確定的處治方案和成功的處治實例，從設計、施工等方面提出預防措施，對同類工程問題具有參考價值。

關鍵詞 軟基;橋臺位移;病害分析;處治方案

引言

軟基的處理在設計時一般考慮提升地基土的豎向承載力，很少考慮水平方向的抗力。但在實際施工過程中，軟基中的結構極易受到水平方向抗力的影響，從而產(chǎn)生病害。特別是軟基中的橋梁，因橋頭路基及臺背填土對軟基產(chǎn)生塑性流動，導致橋臺水平位移，引起樁基撓曲變形甚至斷裂，影響上部結構的正常使用。設計時都考慮了樁基的靜態(tài)水平位移不超過規(guī)范，有些橋頭處軟基也加大了處理力度，但在實際施工過程中，仍然因為各種原因，發(fā)生位移病害，對工程質(zhì)量產(chǎn)生影響。本文通過實例分析橋臺位移的成因，提出處治方案，為同類型的病害提供參考。

1工程概況

1.1 設計概況

橋梁上部為 3～25m預應力砕簡支小箱梁，下部結構為雙柱式圓墩，鉆孔樁基礎。橋臺采用肋板式橋臺，群樁基礎，樁徑1.3m，樁長為23m，設計嵌入中風化巖深度不小于6倍樁徑為7.8m，每幅樁基為6根;承臺尺寸為14.9m×5.6m×2m，樁基深入承臺鋼筋長度為1m，肋板伸入承臺鋼筋長度為1.13m。

橋臺接路基填方，過渡段采用錐坡處理。臺后路基填方及錐坡范圍內(nèi)為軟弱地基，設計采用碎石樁處治，橋臺位置處治至錐坡范圍外2m，處治深度為7.3m～14.7m，其中橋址段錐坡碎石樁處理深度為13.2m～13.7m。碎石樁直徑0.5m，間距為1.5m，梅花形布設。軟基處理預壓期為6個月，設計預壓沉降量為89.75cm。

該段地質(zhì)情況為原地面以下9.7m為Q4dl+el粉土（厚度大，以可塑性為主，局部軟塑狀，壓縮變形大，易發(fā)生差異沉降，承載力低，不能作為基礎持力層，天然含水量為37.83%），9.7m以下為J2sn中風化帶粉砂質(zhì)泥巖，天然抗壓強度為6.25MPa。

1.2 施工過程概況

軟基處理施工時間為2018年3月29日至2018年6月9日。復合地基檢測日期為2018年8月23日至8月30日，檢測結論為：碎石樁復合地基工程共6個試驗點，試驗點復合地基承載力特征值均大于284kPa，滿足設計要求。

橋臺樁基施工時間為2018年9月23日至2018年10月10日，樁基檢測結果均合格。橋臺承臺施工時間2018年11月6日至2018年12月8日。橋臺肋板施工時間2018年12月25日至2019年1月12日。

臺后軟基段路基填筑時間為2018年9月6日至2019年4月29日（按設計規(guī)范要求填筑，填筑時間235天）。臺背回填時間為2019年3月11日至2019年4月12日（按設計規(guī)范要求填筑，填筑時間32天）。

1.3 橋臺位移病害發(fā)生過程及初步處治

2019年4月12日，在進行臺背回填最后兩層施工時，發(fā)現(xiàn)臺背回填錐坡頂出現(xiàn)裂縫（見圖3所示）。發(fā)現(xiàn)裂縫后立即開始對橋臺肋板進行布點監(jiān)測，初步監(jiān)測結果過為：橋臺肋板左幅向臺前偏移了35.2mm，右幅向臺前偏移43.5mm。現(xiàn)場采取緊急措施，挖除了3米厚的臺背回填料，進行卸載。每天對橋臺進行監(jiān)測，監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，橋臺一直向臺前方向水平移動，其中最小位移速率為0.3mm（4月18日，卸載后3天），最大位移速率6.3mm（4月30日，連續(xù)下雨3天）[1]。

2橋臺位移原因分析

位移病害發(fā)生后，對橋臺位置進行地質(zhì)鉆探、取樣，通過對比，與設計相符。通過分析氣候、地質(zhì)、設計及施工等情況，總結病害發(fā)生原因如下：

（1）軟基處理方式為碎石樁，水平方向的抗力幾乎沒有，軟基上部受荷載后軟土產(chǎn)生塑性流動，使樁基撓曲變形，帶動橋臺位移。

（2）橋臺臺背填土高，導致軟基壓力增加，軟土受到擠壓向四周塑性流動，使樁基撓曲變形，并增加了橋臺壓力，導致橋臺產(chǎn)生較大的位移。

（3）軟土埋置深度及厚度的影響較大，地表以下均為軟土層，平均厚約11m。埋置越淺，越易滑動。軟土層越厚，越易沉降及滑動。

（4）通過雨后位移變化加快分析，軟土的含水量越大，塑性越好，越易滑動。

（5）橋臺臺背填筑速率較快，填筑土體主固結沉降尚未完成，導致填筑過程中填筑體擠壓橋梁樁基和肋板，產(chǎn)生位移[2]。

3橋臺位移病害處治方案

經(jīng)過研究討論，可從三個方面對病害進行處治：

（1）加固、改善軟土地基，加強排水，增強復合地基的抗剪和豎向承載力。

（2）減輕臺背荷載。

（3）平衡壓重填土法，先在臺前填土壓重，然后再進行臺背填土。

經(jīng)綜合分析，該橋臺位移病害采用以下處治方案：

先對已完成的臺背回填進行卸載處理，卸載標高至承臺，臺后順路基方向按1∶1.5放坡，分三級臺階卸載，具體卸載面見圖4。然后采用臺背填筑氣泡混合輕質(zhì)土+鋼管灌注樁的方案進行綜合處治。具體處治方案如下：

（1）首先根據(jù)現(xiàn)卸載面在臺后3m寬平臺上設50cm厚砂礫石墊層。

（2）基底設四排鋼管灌注樁，長15m縱橫間距均為l.5m保證其打入基巖內(nèi)不少于3m，并在砂礫石墊層上設50cm厚鋼筋混凝土承臺。

（3）氣泡混合輕質(zhì)土進行路堤填筑時用鋼筋混凝土保護壁對其進行側(cè)向控制，以保證其側(cè)向穩(wěn)定性，且橋臺側(cè)保護壁外側(cè)距肋板臺預留10cm寬伸縮縫。

（4）保護壁下部坐落在C25混凝土基礎或承臺上，并與其一起現(xiàn)澆，且保證襟邊寬度>lm。

（5）在氣泡混合輕質(zhì)土路基頂、中、底部分別鋪設兩層?3.2@10×l0水平鋼筋網(wǎng)。

（6）路面下滲水由縱向盲溝匯集后，通過橫向排水軟管（縱向上每5m設置1根） 匯集排出。

（7）氣泡混合輕質(zhì)土頂面用防滲土工膜包裹，其上部路肩處設防撞護欄基座。

（8）氣泡混合輕質(zhì)土每隔10m設置2cm的通縫，貫穿面板和基礎，縫內(nèi)用泡沫塑料板填充。

施工工序如下：

（1）先鋪設砂礫石墊層，并施工鋼管灌注樁;

（2）進行基礎或承臺和混凝土保護壁的施工，預埋坡面臺階上縱向盲溝和橫向排水軟管;

（3）待基礎與混凝土保護壁強度達到80%后澆筑氣泡混合輕質(zhì)土，并在澆筑過程中在相應設計斷面位置處鋪設水平鋼筋網(wǎng);

（4）最后，氣泡混合輕質(zhì)土路基頂部路面結構層和防撞護欄基座必須在輕質(zhì)土路基強度達到0.5MPa以上時方能展開施工[3]。

4結束語

軟基是世界難題，軟基情況地域差異很大，軟基中的橋梁要從設計開始就要詳細鉆探，探明橋址處地質(zhì)情況，結合當?shù)丨h(huán)境和經(jīng)濟條件，進行充分研究，采取最優(yōu)方案，以確保橋臺安全與穩(wěn)定。在橋梁施工前，要認真研究圖紙及地質(zhì)水文資料，加強監(jiān)測，嚴格按照設計及規(guī)范要求施工，不留隱患，保證質(zhì)量。望本文能向類似的工程提供一定的參考依據(jù)。

參考文獻

[1] JTG 3363-2019.公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范[S].北京：中國標準出版社，2019.

[2] JTG D30-2015.公路路基設計規(guī)范[S].北京：中國標準出版社，2015.

[3] JTG/T 3610-2019.公路路基施工技術規(guī)范[S].北京：中國標準出版社，2019.